Как свет управляет самой прочной квантовой памятью в алмазе ✛ ✎ ✦

Оригинал: "A transition-metal qubit in diamond with all-optical control and millisecond quantum memory"
arXiv:2607.02258 · 2026-07-02 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Учёные создали алмазный кубит, которым можно управлять только светом, и он помнит квантовое состояние больше миллисекунды.

Для квантовой связи, которую изучает квантовая оптика, нужны частицы, умеющие долго помнить информацию и откликаться на свет. Но одно мешает другому: память либо быстро стирается от посторонних воздействий, либо слишком слабо связана со светом. Решением стал атом никеля в алмазе — крошечный дефект работает как сейф с фотонным замком. Свет открывает и запирает его, а стенки настолько прочны, что тепловые «толчки» не пробиваются внутрь.

Секрет — в особой внутренней геометрии: электронные облака вокруг никеля создают гигантский энергетический порог, подобно высокому молу, о который разбивается даже сильная тепловая рябь (фононы). Поэтому даже при температуре жидкого гелия, всего на полтора градуса выше абсолютного нуля, суперпозиция сохраняется рекордные 1.27 миллисекунды. Управляется всё исключительно светом — никаких радиоволн.

За это время свет проходит 380 км, но интереснее другое: тот же дефект способен испускать одиночные фотоны — готовые «кирпичики» для квантового интернета.

Эксперименты с интерферометрией, спектроскопией и другими квантовыми измерениями подтвердили: это самый стойкий полностью световой квантовый бит, и его поведение укладывается в законы, открытые Беллом и Аспе для запутанных частиц.

За 1.27 миллисекунды свет успевает пройти примерно 380 километров — расстояние от Москвы до Нижнего Новгорода. Именно столько «времени жизни» у квантовой памяти нового дефекта.

\Delta_{\mathrm{SO}} \gg k_{\mathrm{B}} T
Δ_SO — величина спин-орбитального расщепления, k_B T — энергия теплового движения. Если щель много больше тепловой энергии, фононы не могут нарушить состояние кубита — как высокий порог не даёт воде перелиться.
Учёные
Enrico FermiPaul DiracSatyendra Nath BoseAlbert EinsteinDavid DeutschErwin Schrödinger
Понятия
алмазная квантовая память шум кубита в алмазе твердотельный кубит квантовый кристалл памяти гибридная система рубидий сенсорика на NV-центрах центр окраски азот-вакансия электронная ловушка полупроводниковые кубиты стронций трансмон точность титан управляющий сигнал ниобат лития ниобий кремний азотно-вакансионный центр в алмазе кубит